1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

doi:10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.02

现代地质 ›› 2021, Vol. 35 ›› Issue (04): 914-922.DOI: 10.19657/j.geoscience.1000-8527.2021.02

1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

张立¹^,²(), 金晶泽¹(), 姜侠²^,³, 毛龙¹^,², 崔玉军¹^,², 李瑛¹^,², 王恩宝¹^,²

1.黑龙江省自然资源调查院, 黑龙江哈尔滨 150036
2.黑龙江省黑土地水土资源研究重点实验室, 黑龙江哈尔滨 150036
3.黑龙江省地质矿产局, 黑龙江哈尔滨 150036

收稿日期:2021-03-10 修回日期:2021-03-25 出版日期:2021-08-10 发布日期:2021-09-08
通讯作者: 金晶泽
作者简介:金晶泽,男,高级工程师,1967年出生,煤田地质勘查专业,主要从事煤田地质、环境地质研究工作。Email: 13945047977@163.com。
张立,男,高级工程师,1981年出生,地质工程专业,主要从事生态地球化学研究工作。Email: 11741785@qq.com。
基金资助:
中国地质调查局项目“多目标生态农业地球化学调查”(1212010511217);黑龙江省黑土地水土资源研究重点实验室科技创新基金项目(HDDK-201901)

Variations of Organic Carbon and Evaluation of Carbon Sequestration Potential in Surface Soil in Songnen Plain of Heilongjiang Province from 1986 to 2019

ZHANG Li¹^,²(), JIN Jingze¹(), JIANG Xia²^,³, MAO Long¹^,², CUI Yujun¹^,², LI Ying¹^,², WANG Enbao¹^,²

1. Heilongjiang Institute of Natural Resources Survey, Harbin, Heilongjiang 150036, China
2. Key Laboratory of Black Soil and Water Resources Research of Heilongjiang Province, Harbin, Heilongjiang 150036, China
3. Bureau of Geology and Mineral Resources of Heilongjiang Province, Harbin, Heilongjiang 150036, China

Received:2021-03-10 Revised:2021-03-25 Online:2021-08-10 Published:2021-09-08
Contact: JIN Jingze

摘要/Abstract

摘要：

土壤有机碳(SOC)是评价土壤肥力和固碳能力的重要指标。因此,研究土壤有机碳的变化,对准确评价区域土壤固碳潜力,实现土壤资源的可持续利用具有重要的意义。利用黑龙江省第二次土壤普查数据和2019年实测土壤数据,运用GIS空间分析方法,分析了1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层(0~20 cm)土壤有机碳密度(SOCD)的时空变化特征,运用土壤类型法估算了土壤有机碳储量,运用平衡法估算了土壤固碳潜力。结果表明:30多年来表层SOCD平均减少1.06 kg/m²,SOCD减少的地区主要分布在黑龙江省松嫩平原中部和东南部地区;表层SOC储量减少约143.99 Tg,SOC储量减少较多的土壤类型是草甸土、黑钙土和黑土,三者减少量占总SOC储量减少量的84.55%;当前黑龙江省松嫩平原表层土壤固碳潜力为-2.08 Tg,其中暗棕壤、白浆土、黑土为正潜力,其余土壤类型为负潜力。建议通过增施有机化肥、秸秆还田、推广免耕少耕等方法措施,以提高松嫩平原土壤固碳潜力。

关键词: 土壤有机碳, 有机碳密度, 时空变化, 固碳潜力, 松嫩平原

Abstract:

Soil organic carbon (SOC)is a key index to evaluate soil fertility and soil C sequestration. Therefore, it is important to study variations in SOC to accurate assessment of regional soil C sequestration potential and sustainable utilization of soil resource. Based on the Second National Soil Survey and the data derived from the soil profiles measured from the farmland in 2019, we analyzed the temporal and spatial variations of soil organic carbon density (SOCD)in the surface layer (0-20 cm)in Songnen Plain of Heilongjiang Province, via the GIS spatial analysis technique, and estimated the soil organic carbon reserves using the soil type method and the potential of soil carbon sequestration using the balance method. The results show that the surface SOCD decreased by 1.06 kg/m² on average over the past 30 years, the area with the decrease of SOCD mainly distri-buted in the middle and southeast of Songnen Plain in Heilongjiang Province. The surface SOC reserves decreased by about 143.99 Tg. Soil types with more decrease of SOC were meadow soil, chernozem and black soil, which accounted for 84.55% of the total decrease of SOC. The current Songnen Plain had a carbon sequestration potential of -2.08 Tg, including dark brown soil, albic soil and black soil is a positive potential, and the other soil types are a negative potential. It is suggested that the potential of soil carbon sequestration in Songnen Plain should be improved by increasing the application of organic fertilizer, returning straw to the field, and promoting the cultivation method of no tillage and less tillage.

Key words: soil organic carbon, organic carbon density, temporal and spatial variation, carbon sequestration potential, Songnen Plain

中图分类号:

S153.6
X142

张立, 金晶泽, 姜侠, 毛龙, 崔玉军, 李瑛, 王恩宝. 1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算[J]. 现代地质, 2021, 35(04): 914-922.

ZHANG Li, JIN Jingze, JIANG Xia, MAO Long, CUI Yujun, LI Ying, WANG Enbao. Variations of Organic Carbon and Evaluation of Carbon Sequestration Potential in Surface Soil in Songnen Plain of Heilongjiang Province from 1986 to 2019[J]. Geoscience, 2021, 35(04): 914-922.

图/表 8

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土壤类型	图斑数/个	1986年SOCD/ (kg/m²)	2019年SOCD/ (kg/m²)	ΔSOCD/ (kg/m²)
暗棕壤	150	5.17±0.85^*	4.61±0.85	-0.56
白浆土	82	5.65±0.48	3.99±0.45	-1.66
草甸土	200	4.90±1.29	3.60±1.14	-1.31
风沙土	111	3.62±0.89	2.73±0.72	-0.89
黑钙土	128	4.93±0.90	3.68±0.93	-1.25
黑土	218	5.43±0.80	4.64±0.92	-0.79
泥炭土	18	4.67±1.17	4.31±0.64	-0.35
水稻土	39	5.53±0.92	4.10±0.58	-1.44
盐土	10	3.60±0.19	2.55±0.15	-1.05
沼泽土	56	4.56±1.10	4.22±1.29	-0.34
总计	1 012	5.02±1.08	3.96±1.11	-1.06

土壤类型	图斑数/个	1986年SOCD/ (kg/m²)	2019年SOCD/ (kg/m²)	ΔSOCD/ (kg/m²)
暗棕壤	150	5.17±0.85^*	4.61±0.85	-0.56
白浆土	82	5.65±0.48	3.99±0.45	-1.66
草甸土	200	4.90±1.29	3.60±1.14	-1.31
风沙土	111	3.62±0.89	2.73±0.72	-0.89
黑钙土	128	4.93±0.90	3.68±0.93	-1.25
黑土	218	5.43±0.80	4.64±0.92	-0.79
泥炭土	18	4.67±1.17	4.31±0.64	-0.35
水稻土	39	5.53±0.92	4.10±0.58	-1.44
盐土	10	3.60±0.19	2.55±0.15	-1.05
沼泽土	56	4.56±1.10	4.22±1.29	-0.34
总计	1 012	5.02±1.08	3.96±1.11	-1.06

土壤类型	面积/km²	1986年SOC 储量/Tg	2019年SOC 储量/Tg	ΔSOC储量 /Tg
暗棕壤	11 192.64	57.91	51.61	-6.30
白浆土	3 925.00	22.16	15.65	-6.51
草甸土	51 352.98	251.66	184.62	-67.04
风沙土	5 588.29	20.24	15.24	-5.00
黑钙土	22 044.86	108.60	81.08	-27.52
黑土	34 609.02	187.83	160.64	-27.19
泥炭土	424.30	1.98	1.83	-0.15
水稻土	1 698.85	9.40	6.96	-2.44
盐土	329.53	1.19	0.84	-0.35
沼泽土	4 407.40	20.10	18.61	-1.49
总计	135 572.87	681.07	537.08	-143.99

土壤类型	面积/km²	1986年SOC 储量/Tg	2019年SOC 储量/Tg	ΔSOC储量 /Tg
暗棕壤	11 192.64	57.91	51.61	-6.30
白浆土	3 925.00	22.16	15.65	-6.51
草甸土	51 352.98	251.66	184.62	-67.04
风沙土	5 588.29	20.24	15.24	-5.00
黑钙土	22 044.86	108.60	81.08	-27.52
黑土	34 609.02	187.83	160.64	-27.19
泥炭土	424.30	1.98	1.83	-0.15
水稻土	1 698.85	9.40	6.96	-2.44
盐土	329.53	1.19	0.84	-0.35
沼泽土	4 407.40	20.10	18.61	-1.49
总计	135 572.87	681.07	537.08	-143.99

土壤类型	拟合曲线方程	样本数/ 个	相关系数r	饱和水平/ (kg/m²)
暗棕壤	y=-1.139x+5.584	150	-0.75^**	4.90
白浆土	y=-1.261x+5.434	82	-0.81^**	4.31
草甸土	y=-0.624x+2.205	200	-0.72^**	3.53
风沙土	y=-0.813x+1.895	111	-0.90^**	2.33
黑钙土	y=-0.832x+2.987	128	-0.79^**	3.59
黑土	y=-1.061x+5.014	218	-0.67^**	4.73
泥炭土	y=-1.170x+5.003	18	-0.91^**	4.28
水稻土	y=-0.959x+3.618	39	-0.83^**	3.77
盐土	y=-0.750x+1.719	10	-0.72^*	2.29
沼泽土	y=-0.661x+2.606	56	-0.51^**	3.94

1986—2019年黑龙江省松嫩平原表层土壤有机碳变化及固碳潜力估算

Variations of Organic Carbon and Evaluation of Carbon Sequestration Potential in Surface Soil in Songnen Plain of Heilongjiang Province from 1986 to 2019

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